一種可溫控變色的tpu薄膜及其製備方法
2023-04-25 09:53:51 1
一種可溫控變色的tpu薄膜及其製備方法
【專利摘要】一種可溫控變色的TPU薄膜,按質量百分含量含有TPU顆粒50-95%、無苯環的亞磷酸酯2-20%、含氫矽油2-25%、抗氧劑1-5%,其中TPU顆粒包括TPU分子鏈和接枝到TPU分子鏈上的肽側鏈聚丁二炔。可採用如下方法製備:(1)將所有組分預先乾燥;(2)將所有乾燥後的組分混合,經流延機擠出成型即得所述TPU薄膜。本發明製得的TPU薄膜可通過溫度變化控制色彩的變化,並且變色時間迅速,如可在1秒內變色。
【專利說明】-種可溫控變色的TPU薄膜及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種TPU薄膜及其製備方法,尤其涉及一種可溫控變色的TPU薄膜及 其製備方法。
【背景技術】
[0002]TPU(Thermoplasticpolyyrethane,熱塑性聚氨脂)是一種新型的有機高分子合 成材料,屬於化合物,英文商品名:Flexiblepolyurethane,是一種各項性能優異,可以代 替橡膠rubber,軟性聚氯乙烯材料PVC。例如其具有優異的物理性能,例如耐磨性,回彈力 都好過普通聚氨酯、PVC,耐老化性好過橡膠,可以說是替代PVC和PU的最理想的材料,被國 際上稱為新型聚合物材料。
[0003] 熱塑性聚氨脂用途很廣泛,例如可用於鞋類如運動鞋Logo、運動鞋氣墊、登山鞋、 雪鞋、高爾夫球鞋、溜冰鞋、之面料及內裡貼合材料,成衣類如雪衣、雨衣、風衣、防寒夾克、 野戰服、紙尿褲、生理褲、等面料複合材料(防水透溼),醫藥類如手術衣、帽、鞋、醫院用褥 墊、冰袋、繃帶、血漿袋、外科用包紮布條、口罩、等面料及內裡材料,手術床氣囊,國防用品 如飛機油箱,武器封存覆膜、帳棚窗口、軍用水袋、救生衣,充汽艇等之面料及內裡面料,氣 囊,運動用品如足球表面及內膽、充氣床、飲水袋、滑雪手套(防水袋)、潛水衣、雪衣、泳裝、 滑雪板、商標、氣囊、運動衫、瘦身衣等面料及內裡材料,工業用品如喇叭鼓紙橡膠邊、防水 條,隔音材、防火材、防火衣、消防服、防火布等面料及內裡複合材料、電線電纜外護套材料, 其他用途如手機按鍵、塑料充氣玩具、床單、桌巾、浴簾、家具用布、圍裙、鋼琴、電腦鍵盤、覆 膜等面料及內裡材料。
[0004] 聚氨酯熱塑性彈性體有聚酯型和聚醚型兩類,白色無規則球狀或柱狀顆粒,相對 密度1. 10-1. 25,聚醚型相對密度比聚酯型小。聚氨酯熱塑性彈性體突出的特點是耐磨性優 異、耐臭氧性極好、硬度大、強度高、彈性好、耐低溫,有良好的耐油、耐化學藥品和耐環境性 能,在潮溼環境中聚醚型酯水解穩定性遠超過聚酯型。
[0005] 如CN103193950A公開一種聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體及其製備方法,所述聚醚 型熱塑性聚氨酯彈性體由40?55%低聚物二元醇、30?45%異氰酸酯、5?20%擴鏈劑 和0. 05?0. 2 %抗氧劑組成,其製備方法即在低聚物二元醇中加入抗氧劑,抽真空脫水得 含有抗氧劑的低聚物二元醇;將擴鏈劑真空脫水處理;將異氰酸酯恆溫油浴溶化;將含有 抗氧劑的低聚物二元醇和真空脫水處理的擴鏈劑混合均勻並加熱調節至90-KKTC與油浴 溶化好的異氰酸酯混合、攪拌至150°C時得到塊狀製品於80°C烘箱熟化、粉碎、置於雙螺杆 擠出機組擠出、切拉、吹乾後用注塑機注塑成型,即得具有低伸模量,較長的斷裂伸長率,拉 伸強度範圍可調的聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體。
[0006] 此外,TPU薄膜的應用現在越來越廣泛。TPU薄膜可應用於高檔建築覆膜、汽車和 火車車窗的貼膜、鞋材等。然而,可溫控變色的TPU薄膜的研究還很少見,可溫控變色的TPU 薄膜通過溫控變色可調節光照或熱交換,同時增加美感和多樣性。
[0007]目前,有研究人員已開發出變色聚合物,又被稱為熱變色聚合物,但其變色速度很 慢,而且只在很小的溫度範圍內才會變色。邵正中和中國、荷蘭及英國的研究人員共同尋找 更好的熱變色聚合物,並發現了甚至在高達390°F的高溫下也能快速變色的新類型。這種 聚合物可在生物傳感器和智能窗戶等領域得到應用,可用於調節光照或熱交換。但是,還未 有報導顯示將其成功用於可溫控變色的TPU薄膜。
【發明內容】
[0008] 為解決上述問題,本發明的目的是提供一種可溫控變色的TPU薄膜。本發明提供 的可溫控變色的TPU薄膜是通過分子結構的改性,通過一定的方法,將肽側鏈聚丁二炔接 枝到TPU分子鏈中,獲得新的TPU材料,可實現溫控變色。
[0009] 為達上述目的,本發明採用如下技術手段:
[0010] 一種可溫控變色的TPU薄膜,按質量百分含量含有
[0011] TPU顆粒 50-95%,例如為 55%、67%、88%、94%等 無苯環的亞磷酸酯 2-20%,例如為5%、9%丨4% 19%等 含氫矽油 2-25%,例如為 5%、9°/。、14%、19%、24% 等 抗氧劑 1-5%,例如為 1.5%、2.4、3.8%、4.5%等
[0012] 其中TPU顆粒包括TPU分子鏈和接枝到TPU分子鏈上的肽側鏈聚丁二炔。
[0013] 肽是由胺基酸組成的鏈狀分子,也是生命物體蛋白質中不可或缺的成分。這種TPU 顆粒是一種可加工成各種形狀的納米纖維。可通過擠出生產纖維;通過塗覆形成膜;也可 模塑成型水凝膠。
[0014] 作為優選技術方案,本發明所述的TPU薄膜,按質量百分含量含有
[0015] TPU顆粒 60-80% 無苯環的亞磷酸酯 10-15% 含氫矽油 5-15% 抗氧劑 2-5%。
[0016] 作為優選技術方案,本發明所述的TPU薄膜,所述肽的分子量為1000-3000。
[0017] 作為優選技術方案,本發明所述的TPU薄膜,所述TPU顆粒中側鏈聚丁二炔的質量 百分含量為5-35%,優選為10-25%。
[0018] 作為優選技術方案,本發明所述的TPU薄膜,所述接枝的方法為:將丁二炔、TPU及 交聯劑在225-25CTC下反應0. 5-5h。
[0019] 優選地,所述交聯劑為2-乙基-4甲基咪唑、2-異丙基咪唑、六氫鄰苯二甲酸酐、三 亞乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的一種或兩種以上的混合。
[0020] 優選地,所述交聯劑的質量百分含量為TPU顆粒的0. 5-3%。
[0021] 優選地,所述TPU顆粒為聚醚型TPU顆粒和聚酯型TPU顆粒中的一種或兩種混合
[0022] 本發明的目的之一還在於提供本發明所述的可溫控變色的TPU薄膜的製備方法, 包括如下步驟:
[0023] (1)將所有組分預先乾燥;
[0024] (2)將所有乾燥後的組分混合,經流延機擠出成型即得所述TPU薄膜。
[0025] 根據本發明所述的製備方法,步驟(1)所述乾燥的溫度為85?105°C,例如為 88°C、96°C、102°C等,乾燥的時間為2?3h,例如為2.lh、2. 5h、2. 8h等。
[0026] 根據本發明所述的製備方法,步驟(2)所述流延機的各段溫度設置如下:料筒溫 度為150-230°C;濾網溫度為170-2KTC;彎頭溫度為170-2KTC;模頭溫度為180-220°C。
[0027] 本發明製得的TPU薄膜可通過溫度變化控制色彩的變化,並且變色時間迅速,如 可在1秒內變色。本發明製得的TPU薄膜可應用於高檔建築覆膜、汽車和火車車窗的貼膜、 鞋材等。溫控變色可調節光照或熱交換,同時增加美感和多樣性。
【具體實施方式】
[0028] 為更好地說明本發明,便於理解本發明的技術方案,本發明的典型但非限制性的 實施例如下:
[0029] 實施例1 :
[0030] 一種可溫控變色的TPU薄膜,按質量百分含量含有
[0031] TPU顆粒 95% 無苯環的亞磷酸酯 2% 含氫矽油 2% 抗氧劑 1%
[0032] 其中TPU顆粒包括TPU分子鏈和接枝到TPU分子鏈上的肽側鏈聚丁二炔;
[0033] 將佔TPU顆粒質量百分含量10 %的丁二炔、TPU顆粒及佔TPU顆粒質量百分含量 1 %的交聯劑六氫鄰苯二甲酸酐在250°C下反應2. 5h將肽側鏈聚丁二炔接枝到TPU分子鏈 上;
[0034] 所述肽的分子量為1000 ;
[0035] 所述可溫控變色的TPU薄膜採用以下方法製備:
[0036] (1)將所有組分在85°C預先乾燥3h;
[0037] (2)將所有乾燥後的組分混合,經流延機擠出成型即得所述TPU薄膜,所述流延機 的各段溫度設置如下:料筒溫度為145°C;濾網溫度為170°C;彎頭溫度為210°C;連接溫度 為210°C;模頭溫度為230°C。
[0038] 實施例2 :
[0039] -種可溫控變色的TPU薄膜,按質量百分含量含有
[0040] TPU顆粒 50% 無苯環的亞磷酸酯 20%
[0041] 含氫矽油 25% 抗氧劑 5%
[0042] 其中TPU顆粒包括TPU分子鏈和接枝到TPU分子鏈上的肽側鏈聚丁二炔;
[0043] 將佔TPU顆粒質量百分含量35 %的丁二炔、TPU顆粒及佔TPU顆粒質量百分含量 3%的交聯劑二乙胺基丙胺在225°C下反應5h將肽側鏈聚丁二炔接枝到TPU分子鏈上;
[0044] 所述肽的分子量為3000 ;
[0045] 所述可溫控變色的TPU薄膜採用以下方法製備:
[0046] (1)將所有組分在105°C預先乾燥2. 5h;
[0047] (2)將所有乾燥後的組分混合,經流延機擠出成型即得所述TPU薄膜;
[0048] 所述流延機的各段溫度設置如下:料筒溫度為125°C;濾網溫度為160°C;彎頭溫 度為230°C;連接溫度為230°C;模頭溫度為210°C。
[0049] 實施例3 :
[0050] -種可溫控變色的TPU薄膜,按質量百分含量含有
[0051] TPU顆粒 50-95% 無苯環的亞磷酸醋 2-20% 含氫矽油 2-25% 抗氧劑 1-5%
[0052] 其中TPU顆粒包括TPU分子鏈和接枝到TPU分子鏈上的肽側鏈聚丁二炔;
[0053] 將佔TPU顆粒質量百分含量5 %的丁二炔、TPU顆粒及佔TPU顆粒質量百分含量 〇. 5%的交聯劑2-乙基-4甲基咪唑在235°C下反應0. 5h將肽側鏈聚丁二炔接枝到TPU分 子鏈上;
[0054] 所述肽的分子量為2000 ;
[0055] 所述可溫控變色的TPU薄膜採用以下方法製備:
[0056] (1)將所有組分在90°C預先乾燥2h;
[0057] (2)將所有乾燥後的組分混合,經流延機擠出成型即得所述TPU薄膜;
[0058] 所述流延機的各段溫度設置如下:料筒溫度為130°C;濾網溫度為165°C;彎頭溫 度為220°C;連接溫度為220°C;模頭溫度為210°C。
[0059] 實施例1-3製得的TPU薄膜環保無毒。對實施例1-3製得的TPU薄膜進行性能評 價,結果如下表1:
[0060] 表 1
[0061]
【權利要求】
1. 一種可溫控變色的TPU薄膜,其特徵在於,按質量百分含量含有 TPU顆粒 50-95% 無苯環的亞磷酸酯 2-20% 含氫矽油 2-25% 抗氧劑 1-5% 其中TPU顆粒包括TPU分子鏈和接枝到TPU分子鏈上的肽側鏈聚丁二炔。
2. 根據權利要求1所述的TPU薄膜,其特徵在於,按質量百分含量含有 TPU顆粒 60-80% 無苯環的亞磷酸酯 10-15% 含氫矽油 5-15% 抗氧劑 2-5%。
3. 根據權利要求1或2所述的TPU薄膜,其特徵在於,所述肽的分子量為1000-3000。
4. 根據權利要求1-3任一項所述的TPU薄膜,其特徵在於,所述TPU顆粒中側鏈聚丁二 炔的質量百分含量為5-35%,優選為10-25%。
5. 根據權利要求1-4任一項所述的TPU薄膜,其特徵在於,所述接枝的方法為:將丁二 炔、TPU及交聯劑在225-250°C下反應0. 5-5h。
6. 根據權利要求5所述的TPU薄膜,其特徵在於,所述交聯劑為2-乙基-4甲基咪唑、 2_異丙基咪唑、六氫鄰苯二甲酸酐、三亞乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的一種 或兩種以上的混合; 優選地,所述交聯劑的質量百分含量為TPU顆粒的0. 5-3%。
7. 根據權利要求1-6任一項所述的TPU薄膜,其特徵在於,所述TPU顆粒為聚醚型TPU 顆粒和聚酯型TPU顆粒中的一種或兩種混合。
8. -種權利要求1-7任一項所述的可溫控變色的TPU薄膜的製備方法,包括如下步 驟: (1) 將所有組分預先乾燥; (2) 將所有乾燥後的組分混合,經流延機擠出成型即得所述TPU薄膜。
9. 根據權利要求8所述的製備方法,其特徵在於,步驟(1)所述乾燥的溫度為85? 105°C,乾燥的時間為2?3h。
10. 根據權利要求8或9所述的製備方法,其特徵在於,步驟(2)所述流延機的各段溫 度設置如下:料筒溫度為150_230°C;濾網溫度為170-2KTC;彎頭溫度為170-2KTC;模頭 溫度為 180_220°C。
【文檔編號】C08L83/05GK104448789SQ201410776435
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】何健雄, 王一良 申請人:東莞市雄林新材料科技股份有限公司, 蘇州市雄林新材料科技有限公司